JPH10100648A - 車両用暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンＥに大きな負荷が加わってもエンジ
ンストールに至ることがない車両用空気調和装置１を提
供する。 【解決手段】 エンジンＥとフロント側ヒータコア１５
との間の冷却水回路Ｗの途中に、冷却水を加熱するビス
カスヒータ９を設けた。そして、ビスカスＥＣＵによる
コンピュータ制御によって、ビスカスヒータ９による車
室内の暖房を希望するビスカススイッチが投入されてい
ても、エンジンＥのアイドリング時は、先ず冷却水温が
高ければ高い程、通常のアイドル回転速度よりも高い目
標回転速度を低く設定し、それから遅動制御時間が経過
した後に、初めてビスカスクラッチ７をオンするように
した。これにより、エンジンＥのアイドリング時に、ビ
スカスヒータ９を作動させることによりエンジンＥに大
きな負荷が加わってもエンジンストールに至ることはな
く、燃料経済性も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水冷式のエンジン
を冷却する冷却水を昇温させる剪断発熱器を冷却水回路
中に備えた車両用暖房装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両用暖房装置としては、水
冷式のエンジンを冷却した冷却水をダクト内のヒータコ
アに供給し、このヒータコアを通過することにより加熱
された空気を車室内に送り込んで、車室内の暖房を行う
ようにした車両用温水式暖房装置が一般的である。

【０００３】ところが、例えばディーゼルエンジン車や
リーンバーンエンジン車のように、エンジンの発熱量が
少なくてエンジンを冷却する冷却水を充分に加熱するこ
とができない車両の場合には、ヒータコアに供給される
冷却水の温度を所定冷却水温（例えば８０℃）に維持す
ることができないので、車室内の暖房能力が不足すると
いう不具合があった。

【０００４】また、近年、燃料消費率を低下して燃料経
済性を向上させるために、エンジンのアイドル回転速度
を低く設定する方法が一般的となっている。このため、
エンジンの発熱量の低下によるヒータコアの放熱量の低
下、すなわち、ヒータ効き不良という問題が発生する場
合が多くなってきている。上記のような不具合を解消す
る目的で、従来より、特開平６−９２１３４号公報にお
いて、エンジンからヒータコアに供給される冷却水を加
熱する剪断発熱器を冷却水回路中に設けるようにした車
両用暖房装置が提案されている。

【０００５】ここで、剪断発熱器は、エンジンの回転動
力をベルト伝動機構および電磁クラッチを介してシャフ
トに伝達し、ケース内に発熱室を設けて、その発熱室の
外周に冷却水路を形成し、更に発熱室内にシャフトと一
体的に回転するロータを配置すると共に、ロータの回転
によりその発熱室内に封入されたシリコンオイル等の粘
性流体に剪断力を作用させて熱を発生させ、その発生熱
により冷却水路内を還流する冷却水を加熱するようにし
たものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のよう
な剪断発熱器を備えた車両用暖房装置は、エンジンがア
イドリング状態であっても、冷却水温が設定冷却水温よ
りも低ければ電磁クラッチがオンする。このため、エン
ジンの回転動力（駆動トルク）がシャフトおよびロータ
に伝達されて剪断発熱器が作動を開始するので、その駆
動トルクによりエンジンに大きな負荷が加わり、エンジ
ンのアイドリングが不安定な状態となってエンジンスト
ール（エンジンの停止）に至るという問題が生じてい
る。特に、低温時には剪断発熱器のシリコンオイル等の
粘性流体の粘性が非常に高くなり、起動トルクも非常に
大きなものとなる。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、剪断発熱器を利用して冷却水
を加熱する際にエンジンに大きな負荷が加わってもエン
ジンが停止することを防止できる車両用暖房装置を得る
ことを目的とする。また、エンジンのアイドリング時の
目標回転速度を低く設定することにより燃料消費率を低
下して燃料経済性を向上させることのできる車両用暖房
装置を得ることを目的とする。さらに、エンジンのアイ
ドリング時のヒータ効き不良を防止することのできる車
両用暖房装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、加熱指示手段によって剪断発熱器により冷却水
を加熱するよう指示がなされた場合には、先ずエンジン
のアイドル回転速度を高く設定し、その後にクラッチ手
段を制御してエンジンの回転動力を剪断発熱器のロータ
に伝えるようにする。

【０００９】それによって、剪断発熱器のロータの回転
により発熱室内の粘性流体に剪断力が作用し粘性流体が
熱を発生するので、エンジンから暖房用熱交換器に供給
される冷却水が加熱されることにより、暖房用熱交換器
の放熱量が増加することによりエンジンのアイドリング
時であっても充分な暖房能力が得られる。また、エンジ
ンのアイドル回転速度を高く設定した後に、エンジンの
回転動力を剪断発熱器のロータに伝えるようにしている
ので、エンジンのアイドリング時にエンジンに大きな負
荷が加わってもエンジンが停止することはない。

【００１０】請求項２に記載の発明によれば、運転状態
検出手段で検出したエンジンの運転状態がアイドリング
状態の時に、エンジンのアイドル回転速度を高く設定し
てから所定時間が経過した後に、クラッチ手段を制御し
てエンジンの回転動力を剪断発熱器のロータに伝えるよ
うにする。それによって、請求項１に記載の発明と同様
な効果が得られる。

【００１１】請求項３に記載の発明によれば、物理量検
出手段で検出した、エンジンを冷却した冷却水の温度に
関連する物理量が上昇すればする程、アイドリング時の
通常のアイドル回転速度よりも高い目標回転速度を低く
設定することにより、エンジンの燃料消費率を向上させ
て燃料経済性を向上することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】

〔第１実施形態の構成〕図１ないし図９は本発明の第１
実施形態を示したもので、図１は車両用空気調和装置の
全体構造を示した図で、図２はエンジンとベルト伝動機
構を示した図である。

【００１３】車両用空気調和装置１は、車両のエンジン
ルームに設置された水冷式のディーゼルエンジン（以下
エンジンと略す）Ｅ、車室内を空調する空気調和装置
（室内空調ユニット、以下エアコンと呼ぶ）２、車室内
のリヤ側を暖房するリヤヒータ装置３、エンジンＥを冷
却する冷却水を加熱する剪断発熱装置４、エアコン２と
リヤヒータ装置３を制御するエアコンＥＣＵ１００、剪
断発熱装置４を制御するビスカスＥＣＵ２００、および
エンジンＥを制御するエンジンＥＣＵ３００等を備えて
いる。

【００１４】エンジンＥは、シリンダブロックとシリン
ダヘッドの回りにウォータジャケット１３を設けてい
る。また、エンジンＥの出力軸（クランク軸）１１に
は、後記するＶベルト６に連結するクランクプーリ１２
が取り付けられている。そして、そのウォータジャケッ
ト１３は、エンジンＥを冷却する冷却水を循環させる冷
却水回路Ｗ中に設けられている。

【００１５】冷却水回路Ｗには、冷却水を強制循環させ
るウォータポンプ１４、冷却水と空気とを熱交換して冷
却水を空冷するラジエータ（図示せず）、冷却水と空気
とを熱交換して空気を加熱するフロント側ヒータコア１
５、冷却水と空気とを熱交換して空気を加熱するリヤ側
ヒータコア１６、およびこのリヤ側ヒータコア１６への
冷却水の供給および遮断を司るウォータバルブ１７等が
取り付けられている。ウォータポンプ１４は、エンジン
Ｅのウォータジャケット１３よりも上流側に設置され、
エンジンＥの出力軸１１に回転駆動される。

【００１６】エアコン２は、フロント側ダクト２１、フ
ロント側ブロワ２２、冷凍サイクル、およびフロント側
ヒータコア１５等から構成されている。フロント側ダク
ト２１の風上側には、外気吸込口２４ａおよび内気吸込
口２４ｂを選択的に開閉して吸込口モードを切り替える
内外気切替ダンパ２４が回動自在に取り付けられてい
る。フロント側ダクト２１の風下側には、デフロスタ吹
出口２５ａ、フェイス吹出口２５ｂおよびフット吹出口
２５ｃを選択的に開閉して吹出口モードを切り替えるモ
ード切替ダンパ２５が回動自在に取り付けられている。

【００１７】フロント側ブロワ２２は、ブロワモータ２
３により回転駆動されて、フロント側ダクト２１内に車
室内へ向かう空気流を発生する送風手段である。冷凍サ
イクルは、コンプレッサ（エンジン補機、冷媒圧縮
機）、コンデンサ（冷媒凝縮器）、レシーバ（気液分離
器）、エキスパンション・バルブ（膨張弁、減圧装
置）、エバポレータ（冷媒蒸発器）２６およびこれらを
環状に接続する冷媒配管等からなる。

【００１８】コンプレッサは、電磁クラッチ（以下エア
コンクラッチと呼ぶ）２７を備え、エバポレータ２６よ
り吸入した冷媒を圧縮してコンデンサへ吐出する。エア
コンクラッチ２７のＶプーリ２８は、Ｖベルト６を介し
てエンジンＥの出力軸１１に取り付けられたクランクプ
ーリ１２（図２参照）に駆動連結され、電磁コイルへの
通電により入力部（ロータ）に出力部（アーマチャ、イ
ンナーハブ）が吸着することによりエンジンＥの回転動
力をコンプレッサの回転軸２９に伝達する。エバポレー
タ２６は、フロント側ダクト２１内に設置され、フロン
ト側ダクト２１内を流れる空気を冷却する冷却手段であ
る。

【００１９】フロント側ヒータコア１５は、本発明の暖
房用熱交換器であって、フロント側ダクト２１内におい
てエバポレータ２６よりも空気の流れ方向の下流側（風
下側）に設置され、且つ冷却水回路Ｗにおいて剪断発熱
装置４よりも冷却水の流れ方向の下流側に接続されてい
る。このフロント側ヒータコア１５は、エバポレータ２
６を通過した空気と冷却水とを熱交換して空気を加熱す
る加熱手段である。

【００２０】なお、フロント側ヒータコア１５の風上側
には、エアミックスダンパ３０が回動自在に取り付けら
れている。このエアミックスダンパ３０は、フロント側
ヒータコア１５を通過する空気量（温風量）とフロント
側ヒータコア１５を迂回する空気量（冷風量）との風量
調節を行って車室内に吹き出す空気の温度を調節する吹
出温度調節手段である。

【００２１】リヤヒータ装置３は、リヤ側ダクト３１、
リヤ側ブロワ３２およびリヤ側ヒータコア１６等から構
成されている。リヤ側ダクト３１の風下側には、フット
吹出口（図示せず）が開口している。リヤ側ブロワ３２
は、ブロワモータ３３により回転駆動されて、リヤ側ダ
クト３１内に車室内へ向かう空気流を発生する送風手段
である。

【００２２】リヤ側ヒータコア１６は、本発明の暖房用
熱交換器であって、リヤ側ダクト３１内に設置されてい
る。そして、リヤ側ヒータコア１６は、冷却水回路Ｗに
おいて剪断発熱装置４よりも冷却水の流れ方向の下流側
にウォータバルブ１７を介して接続されている。このリ
ヤ側ヒータコア１６は、リヤ側ダクト３１内を流れる空
気と冷却水とを熱交換して空気を加熱する加熱手段であ
る。

【００２３】次に、剪断発熱装置４を図１ないし図４に
基づいて簡単に説明する。ここで、図３はビスカスクラ
ッチとビスカスヒータを示した図で、図４はビスカスヒ
ータを示した図である。剪断発熱装置４は、エンジンＥ
の出力軸１１に駆動連結されたベルト伝動機構５、およ
びシャフト８を有する剪断発熱器（以下ビスカスヒータ
と呼ぶ）９とからなる。

【００２４】ベルト伝動機構５は、図１および図２に示
したように、エンジンＥの出力軸１１に取り付けられた
クランクプーリ１２に掛け渡された多段式のＶベルト
６、およびこのＶベルト６を介して出力軸１１（クラン
クプーリ１２）に駆動連結された電磁クラッチ（以下ビ
スカスクラッチと呼ぶ）７を有する動力伝達機構であ
る。

【００２５】Ｖベルト６は、ビスカスクラッチ７を介し
てエンジンＥの回転動力（駆動力）をビスカスヒータ９
のシャフト８に伝えるベルト伝動手段である。なお、本
実施形態のＶベルト６は、エアコンクラッチ２７とビス
カスクラッチ７とに共掛けされている。

【００２６】ビスカスクラッチ７は、図３に示したよう
に、通電されると起磁力を発生する電磁コイル４１、エ
ンジンＥによって回転駆動されるロータ４２、電磁コイ
ル４１の起磁力によってロータ４２に吸着するアーマチ
ャ４３、このアーマチャ４３に板ばね４４を介して連結
され、ビスカスヒータ９のシャフト８に回転動力を与え
るインナーハブ４５等から構成されたクラッチ手段であ
る。

【００２７】電磁コイル４１は、絶縁皮膜を施した導電
線を巻回したもので、鉄等の磁性材料で形成されたステ
ータ４６内に収容され、エポキシ系樹脂によってステー
タ４６内にモールド固定されている。なお、ステータ４
６は、ビスカスヒータ９のハウジング１０の前面に固定
されている。

【００２８】ロータ４２は、外周にＶベルト６（図１お
よび図２参照）が掛け渡されるＶプーリ４７が溶接等の
接合手段により接合され、Ｖベルト６を介して伝達され
たエンジンＥの回転動力によって常時回転する回転体
（ビスカスクラッチ７の入力部）である。また、ロータ
４２は、鉄等の磁性材料により断面コの字形状に形成さ
れた第１摩擦部材であって、内周側に設けたベアリング
４８を介してビスカスヒータ９のハウジング１０の外周
に回転自在に支持されている。

【００２９】アーマチャ４３は、ロータ４２の円環板形
状の摩擦面に軸方向のエアギャップ（例えば０．５ｍｍ
の隙間）を隔てて対向する円環板形状の摩擦面を有し、
鉄等の磁性材料で円環板形状に形成された第２摩擦部材
である。なお、アーマチャ４３は、電磁コイル４１の起
磁力によりロータ４２の摩擦面に吸着（係合）されると
ロータ４２からエンジンＥの回転動力が伝達される。

【００３０】板ばね４４は、外周側がアーマチャ４３に
リベット等の固定手段により固定され、内周側がインナ
ーハブ４５にリベット等の固定手段により固定されてい
る。この板ばね４４は、電磁コイル４１の通電停止時に
アーマチャ４３をロータ４２の摩擦面から離脱（解放）
させる方向（図示左方向）へ変位させて初期位置に戻す
弾性部材である。インナーハブ４５は、入力側が板ばね
４４を介してアーマチャ４３に駆動連結し、出力側がビ
スカスヒータ９のシャフト８にスプライン嵌合により駆
動連結したビスカスクラッチ７の出力部である。

【００３１】ビスカスヒータ９は、暖房用熱源であるエ
ンジンＥに対して暖房用補助熱源を構成するもので、Ｖ
ベルト６およびビスカスクラッチ７を介してエンジンＥ
の回転動力が与えられるシャフト８、このシャフト８を
回転自在に支持するハウジング１０、このハウジング１
０の内部空間を発熱室５０と冷却水路５１とに２分割す
るセパレータ５２、およびハウジング１０内に回転可能
に配されたロータ５３等から構成されている。

【００３２】シャフト８は、ビスカスクラッチ７のイン
ナーハブ４５にボルト等の締結部材５４により締め付け
固定され、アーマチャ４３と一体的に回転する入力軸で
ある。このシャフト８は、ベアリング５５およびシール
材５６を介してハウジング１０の内周に回転自在に支持
されている。なお、シール材５６には高粘性流体の漏れ
を防ぐオイルシールが利用されている。

【００３３】ハウジング１０は、アルミニウム合金等の
金属部材よりなり、後端部に円環板形状のカバー５７を
ボルトやナット等の締結部材５８により締め付け固定し
ている。なお、ハウジング１０とカバー５７との接合面
には、セパレータ５２およびシール材５９が装着されて
いる。そのシール材５９には高粘性流体の漏れを防ぐＯ
リングが利用されている。

【００３４】セパレータ５２は、アルミニウム合金等の
熱伝導性に優れた金属部材よりなり、外周部がハウジン
グ１０の円筒状部とカバー５７の円筒状部とに挟み込ま
れた仕切り部材である。仕切り壁５２ｂの前端面とハウ
ジング１０の後端面との間には、剪断力が作用すると発
熱する高粘性流体（例えばシリコンオイル等）が封入さ
れた発熱室５０が形成されている。

【００３５】そして、仕切り壁５２ｂの後端面とカバー
５７の内部には、外部と液密的に区画され、エンジンＥ
を冷却する冷却水が還流する冷却水路５１が形成されて
いる。さらに、セパレータ５２の下方側の後端面には、
高粘性流体の熱を冷却水に効率良く伝達するための略円
弧形状のフィン部５２ａが多数一体成形されている。

【００３６】なお、フィン部５２ａの代わりにセパレー
タ５２の後端面を凸凹にしたり、コルゲートフィンや微
細ピンフィン等の熱伝達促進部材をカバー５７の外壁面
に設けたりしても良い。また、セパレータ５２とロータ
５３との間でラビリンスシールを形成して、そのラビリ
ンスシールを発熱室５０としても良い。

【００３７】セパレータ５２の後端面からは、冷却水路
５１を上流側水路５１ａと下流側水路５１ｂとに区画す
るように仕切り壁５２ｂが膨出形成されている。そし
て、カバー５７の仕切り壁５２ｂ付近の外壁部には、冷
却水路５１内に冷却水を流入させる入口側冷却水配管５
７ａ、および冷却水路５１より冷却水を流出させる出口
側冷却水配管５７ｂが接続されている。

【００３８】ロータ５３は、発熱室５０内に回転可能に
配され、シャフト８の後端部の外周に固定されている。
このロータ５３の外周面または両側壁面には、複数の溝
部（図示せず）が形成され、隣設する溝部間に突起部が
形成されている。そして、ロータ５３は、シャフト８に
エンジンＥの回転動力が与えられるとシャフト８と一体
的に回転して発熱室５０内に封入されている高粘性流体
に剪断力を作用させる。

【００３９】次に、エアコンＥＣＵ１００を図１および
図５に基づいて簡単に説明する。ここで、図５は車両用
空気調和装置１の電子回路を示した図である。エアコン
ＥＣＵ１００は、エアコン２のコンプレッサおよびビス
カスヒータ９等の冷暖房機器をコンピュータ制御するエ
アコン制御システム用の電子回路である。このエアコン
ＥＣＵ１００は、それ自体はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを
内蔵したマイクロコンピュータである。

【００４０】エアコンＥＣＵ１００は、図示しない各種
センサおよびエンジンＥＣＵ３００より入力する入力信
号と予め記憶された制御プログラム（図示せず）等に基
づいて、エアコンクラッチ２７のエアコンクラッチリレ
ー７１、フロント側ブロワ２２およびリヤ側ブロワ３２
等の冷暖房機器を制御して車室内の空調制御を行う。エ
アコンクラッチリレー７１は、リレーコイル７１ａおよ
びリレースイッチ７１ｂよりなり、リレーコイル７１ａ
が通電されるとリレースイッチ７１ｂが閉じる。これに
より、エアコンクラッチ２７が通電される。

【００４１】ここで、エアコンＥＣＵ１００は、エアコ
ン２の運転時に、車室内の温度を所望の温度に設定する
温度設定手段や、車室内の空調状態に影響を及ぼす環境
条件（例えば内気温、外気温、冷却水温、エバ後温度、
日射量または吹出温度等）を検出する環境条件検出手段
を利用して目標吹出温度ＴＡＯを算出し、その目標吹出
温度ＴＡＯに基づいてエアミックスダンパ３０の開度を
変更することにより車室内の空調状態を制御するように
している。

【００４２】次に、ビスカスＥＣＵ２００を図１および
図５に基づいて簡単に説明する。ビスカスＥＣＵ２００
は、本発明の暖房制御手段、加熱指示手段であって、ビ
スカスヒータ９等の冷暖房機器をコンピュータ制御する
エアコン制御システム用の電子回路である。このビスカ
スＥＣＵ２００は、それ自体はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ
を内蔵したマイクロコンピュータである。なお、ビスカ
スＥＣＵ２００とエアコンＥＣＵ１００とを１つのマイ
クロコンピュータで構成しても良い。

【００４３】ビスカスＥＣＵ２００は、エアコンクラッ
チリレー７１のリレーコイル７１ａ、イグニッションス
イッチ７２、ビスカススイッチ７３およびエンジンＥＣ
Ｕ３００より入力する入力信号と予め記憶された制御プ
ログラム（図６参照）等に基づいて、ビスカスクラッチ
７の電磁コイル４１等の冷暖房機器を制御して車室内の
空調制御を行う。

【００４４】イグニッションスイッチ７２は、ＯＦＦ、
ＡＣＣ、ＳＴおよびＩＧの各端子を有する。ＳＴはスタ
ータへの通電を行うスタータ通電端子で、ビスカスＥＣ
Ｕ２００にスタータ通電信号を出力する。ビスカススイ
ッチ７３は、本発明の加熱指示手段であって、ビスカス
ヒータ９を用いた車室内暖房を希望する暖房優先スイッ
チであって、投入（オン）されるとエアコンＥＣＵ１０
０に暖房優先信号を出力する。また、ビスカススイッチ
７３は、エンジンＥの燃料消費率（燃料経済性）の向上
を優先させる燃費優先スイッチであって、オフされると
ビスカスＥＣＵ２００に燃費優先信号を出力する。

【００４５】次に、本実施形態のビスカスＥＣＵ２００
のビスカスヒータ制御を図１、図５および図６に基づい
て簡単に説明する。ここで、図６はビスカスＥＣＵ２０
０の制御プログラムの一例を示したフローチャートであ
る。

【００４６】先ず、各種センサ信号やスイッチ信号等の
入力信号を読み込む（物理量検出手段、冷却水温検出手
段：ステップＳ１）。次に、ビスカススイッチ７３が投
入（ＯＮ）されているか否かを判定する。すなわち、暖
房優先信号を入力しているか燃費優先信号を入力してい
るか否かを判定する（加熱指示手段、ビスカススイッチ
判定手段：ステップＳ２）。この判定結果がＮＯの場合
には、車室内の暖房が不要でエンジンＥの燃料消費率の
向上を優先させるため、ビスカスクラッチ７をオフ（Ｏ
ＦＦ）、つまりビスカスクラッチ７の通電を停止するこ
とによりビスカスヒータ９のロータ５３の回転を停止さ
せる（ステップＳ３）。次に、ステップＳ１の処理に移
行する。

【００４７】また、ステップＳ２の判定結果がＹＥＳの
場合には、エンジンＥＣＵ３００との通信（送信および
受信）を行う（ステップＳ４）。次に、ビスカスクラッ
チ７をＯＮすることを許可する許可信号をエンジンＥＣ
Ｕ３００より受信しているか否かを判定する（許可信号
判定手段：ステップＳ５）。この判定結果がＮＯの場合
には、ステップＳ３の処理に移行し、ビスカスクラッチ
７をＯＦＦする。

【００４８】また、ステップＳ５の判定結果がＹＥＳの
場合には、最大暖房時の暖房能力の不足を補うため、ビ
スカスクラッチ７をオン（ＯＮ）、つまりビスカスクラ
ッチ７を通電することによりビスカスヒータ９のロータ
５３を回転させる（ビスカスヒータ駆動手段：ステップ
Ｓ６）。次に、ステップＳ１の処理に移行する。

【００４９】次に、エンジンＥＣＵ３００を図１および
図５に基づいて簡単に説明する。エンジンＥＣＵ３００
は、本発明の暖房制御手段、目標回転速度設定手段であ
って、エンジンＥをコンピュータ制御するエンジン制御
システム用の電子回路で、それ自体はＣＰＵ、ＲＯＭ、
ＲＡＭを内蔵したマイクロコンピュータである。なお、
エンジンＥＣＵ３００とビスカスＥＣＵ２００またはエ
アコンＥＣＵ１００とを１つのマイクロコンピュータで
構成しても良い。

【００５０】このエンジンＥＣＵ３００は、エンジン回
転速度センサ８１、車速センサ８２、スロットル開度セ
ンサ８３、冷却水温センサ８４、レバー位置センサ８５
およびエアコンＥＣＵ１００より入力した入力信号と予
め記憶された制御プログラム（図７参照）に基づいて、
ビスカスヒータ制御、エンジンＥのアイドル回転速度制
御（アイドルアップ制御）、燃料噴射量制御、燃料噴射
時期制御、吸気絞り制御、グロープラグ通電制御等のエ
ンジン制御を行うと共に、エアコンＥＣＵ１００または
ビスカスＥＣＵ２００の処理に必要な信号をエアコンＥ
ＣＵ１００またはビスカスＥＣＵ２００に送る。

【００５１】エンジン回転速度センサ８１は、エンジン
Ｅの出力軸１１の回転速度を検出するエンジン回転速度
検出手段で、エンジン回転速度信号をエンジンＥＣＵ３
００に出力する。車速センサ８２は、本発明の運転状態
検出手段であって、例えばリードスイッチ式車速セン
サ、光電式車速センサ、ＭＲＥ（磁気抵抗素子）式車速
センサ等が用いられ、車両の速度を検出する車速検出手
段で、車速信号をエンジンＥＣＵ３００に出力する。

【００５２】スロットル開度センサ８３は、エンジンＥ
の吸気管内に設けられたスロットルバルブの開度を検出
するスロットル開度検出手段で、スロットル開度信号を
エンジンＥＣＵ３００に出力する。冷却水温センサ８４
は、本発明の物理量検出手段、加熱指示手段であって、
例えばサーミスタが使用され、冷却水回路Ｗ中の冷却水
の温度（本実施形態ではエンジンＥのウォータジャケッ
ト１３より流出した冷却水温、エンジン出口温度）を検
出する冷却水温検出手段で、エンジンＥＣＵ３００に冷
却水温検出信号を出力する。

【００５３】レバー位置センサ８５は、本発明の運転状
態検出手段であって、車両の運転席付近に設けられたセ
レクトレバー（シフトレバー）８０の設定位置を検出す
るレバー位置検出手段で、レバー位置信号をエンジンＥ
ＣＵ３００に出力する。なお、本実施形態のセレクトレ
バー８０は、パーキング（Ｐ）位置、リバース（Ｒ）位
置、ニュートラル（Ｎ）位置、ドライブ（Ｄ）位置、セ
カンド（Ｓ）位置およびロー（Ｌ）位置を有している。
そして、ドライブ位置、セカンド位置およびロー位置は
車両前進走行用の位置で、リバース位置は車両後退走行
用の位置である。

【００５４】次に、エンジンＥＣＵ３００のビスカスヒ
ータ制御およびアイドルアップ制御を図１、図５、図７
ないし図９に基づいて簡単に説明する。ここで、図７は
エンジンＥＣＵ３００の制御プログラムの一例を示した
フローチャートである。

【００５５】先ず、車速センサ８２で検出した車速信
号、冷却水温センサ８４で検出した冷却水温信号、レバ
ー位置センサ８５で検出したレバー位置信号等の各種セ
ンサ信号を読み込む（車速検出手段、冷却水温検出手
段、レバー位置検出手段：ステップＳ１１）。

【００５６】次に、記憶回路（例えばＲＯＭ）に予め記
憶された冷却水温に基づくビスカスヒータ制御の特性図
（図８参照）に応じてビスカスクラッチ７のオン、オフ
を判定する。すなわち、冷却水温センサ８４で検出した
冷却水温が設定冷却水温（設定値）以上の高温であるか
低温であるかを判定する（加熱指示手段、冷却水温判定
手段：ステップＳ１２）。

【００５７】具体的には、設定冷却水温としては、図８
の特性図に示したように、設定冷却水温（Ａ：例えば８
０℃）と設定冷却水温（Ｂ：例えば７０℃）とでヒステ
リシスを持たせており、この設定冷却水温以上の高温の
ときにビスカスクラッチ７をＯＦＦし、この設定冷却水
温以下の低温のときにビスカスクラッチ７をＯＮする。
なお、図８の特性図にはヒステリシスを設けたが、ヒス
テリシスを設けなくても良い。

【００５８】このステップＳ１２の判定結果が高温の場
合には、ビスカスクラッチ７をＯＮすることを許可しな
い不許可信号をビスカスＥＣＵ２００に送信する（不許
可信号送信手段：ステップＳ１３）。なお、ステップＳ
１３の処理は無くても良い。次に、ステップＳ１１の処
理に移行する。

【００５９】また、ステップＳ１２の判定結果が低温の
場合には、エンジンＥの運転状態がアイドリング状態で
あるか否かを判定する（エンジンＥの運転状態判定手
段、アイドリング判定手段：ステップＳ１４）。この判
定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１８の処理に移行
する。

【００６０】具体的には、レバー位置センサ８５で検出
したセレクトレバー８０の設定位置がパーキング（Ｐ）
位置またはニュートラル（Ｎ）位置に設定されているか
否かを判定する。あるいは、レバー位置センサ８５で検
出したセレクトレバー８０の設定位置がドライブレバー
（Ｄ）位置等の車両走行用の位置に設定され、且つ車速
センサ８２で検出した車両の速度が所定速度（例えば０
ｋｍ／ｈ）以下であるか否かを判定する。

【００６１】また、ステップＳ１４の判定結果がＹＥＳ
の場合には、記憶回路（例えばＲＯＭ）に予め記憶され
た冷却水温に基づくアイドルアップ制御の特性図（図９
参照）に応じて、エンジンＥのアイドリング時の目標回
転速度を決定する（目標回転速度設定手段：ステップＳ
１５）。

【００６２】具体的には、通常のアイドル回転速度が例
えば６００ｒｐｍ〜１０３３ｒｐｍの場合、冷却水温セ
ンサ８４で検出した冷却水温が下限値（例えば３０℃）
以下の時には、図９の特性図に示したように、アイドリ
ング時の目標回転速度を例えば１２００ｒｐｍに設定す
る。また、冷却水温センサ８４で検出した冷却水温が上
限値（例えば８０℃）以上の時には、図９の特性図に示
したように、アイドリング時の目標回転速度を通常のア
イドル回転速度（例えば６００ｒｐｍ）に設定する。そ
して、冷却水温センサ８４で検出した冷却水温が下限値
以上で、且つ上限値以下の時には、図９の特性図に示し
たように、冷却水温センサ８４で検出した冷却水温が上
昇すればする程、目標回転速度が低くなるように設定す
る。

【００６３】次に、ステップＳ１５で決定した目標回転
速度となるように、吸入空気量を増加してアイドル回転
速度をステップ的に上げる制御、所謂アイドルアップ制
御を行う（アイドルアップ制御手段：ステップＳ１
６）。次に、アイドルアップ制御を行ってから遅動制御
時間（遅延制御時間、所定時間：例えば０．５秒間〜
１．０秒間）Ｔが経過しているか否かを判定する（遅延
制御手段：ステップＳ１７）。この判定結果がＮＯの場
合には、ステップＳ１７の処理を繰り返す。

【００６４】また、ステップＳ１７の判定結果がＹＥＳ
の場合には、ビスカスクラッチ７をＯＮすることを許可
する許可信号をビスカスＥＣＵ２００に送信する（許可
信号送信手段：ステップＳ１８）。次に、ステップＳ１
１の処理に移行する。

【００６５】次に、本実施形態の車両用空気調和装置１
の作動を図１ないし図９に基づいて簡単に説明する。

【００６６】エンジンＥが始動することにより出力軸１
１が回転し、ベルト伝動機構５のＶベルト６を介してロ
ータ４２にエンジンＥの回転動力が伝達される。そし
て、ビスカススイッチ７３が投入され、冷却水温が設定
冷却水温よりも低温で、エンジンＥの運転状態がアイド
リング状態の場合には、冷却水温に基づくアイドルアッ
プ制御の特性図（図９参照）に応じて、エンジンＥのア
イドリング時の目標回転速度が設定される。

【００６７】そして、エンジンＥのアイドル回転速度を
高く設定する。所謂アイドルアップ制御を行ってから遅
動制御時間が経過した後に、ビスカスクラッチ７の電磁
コイル４１がオンされる。エンジンＥの運転状態がアイ
ドル状態ではない場合には、ビスカススイッチ７３の投
入と冷却水温が設定冷却水温以下の時にアイドルアップ
制御を行うことなく、ビスカスクラッチ７の電磁コイル
４１がオンされる。したがって電磁コイル４１がオンさ
れるので、電磁コイル４１の起磁力によってアーマチャ
４３がロータ４２の摩擦面に吸着し、エンジンＥの回転
動力がインナーハブ４５およびシャフト８に伝達され
る。

【００６８】これにより、シャフト８と一体的にロータ
５３が回転するので、発熱室５０内の高粘性流体に剪断
力が作用することにより、高粘性流体が発熱する。した
がって、エンジンＥのウォータジャケット１３内で加熱
された冷却水は、ビスカスヒータ９の冷却水路５１を通
過する際に、セパレータ５２に一体成形された多数のフ
ィン部５２ａを介して高粘性流体の発生熱を吸熱するこ
とにより加熱される。そして、このビスカスヒータ９で
加熱された冷却水がフロント側ヒータコア１５に供給さ
れることにより、大きい暖房能力で車室内の暖房が行わ
れる。

【００６９】なお、ビスカスヒータ９の発熱能力は発熱
室５０内に封入された高粘性流体の粘性係数により予め
任意に設定することができる。すなわち、粘性係数の高
い粘性流体程、ロータ５３の回転により作用する剪断力
が大きくなるため、ビスカスヒータ９の発熱能力が高く
なり、エンジンＥの負荷および燃料消費率が大きくな
る。一方、粘性係数の低い粘性流体程、ロータ５３の回
転により作用する剪断力が小さくなるため、ビスカスヒ
ータ９の発熱能力が低くなり、エンジンＥの負荷および
燃料消費率が小さくなる。

【００７０】〔第１実施形態の効果〕以上のように、本
実施形態の車両用空気調和装置１は、ビスカススイッチ
７３が投入されていても、あるいは冷却水温センサ８４
で検出した冷却水温が設定冷却水温（設定値）以下に低
下していても、エンジンＥの運転状態がアイドリング状
態のときには、アイドルアップ制御を行ってから遅動制
御時間が経過するまで、ビスカスクラッチ７がオフされ
る。これにより、エンジンＥの通常のアイドル回転速度
時には、ビスカスヒータ９のシャフト８およびロータ５
３にＶベルト６を介して回転動力を与えるエンジンＥに
大きな駆動トルクが加わらなくなる。

【００７１】したがって、エンジンＥのアイドリング時
に、アイドル回転速度を高く設定して遅動制御時間が経
過した後に、エンジンＥの回転動力をビスカスヒータ９
のシャフト８およびロータ５３にＶベルト６を介して伝
えるようにしているので、エンジンＥのアイドリング時
にエンジンＥに大きな負荷が加わっても、アイドリング
が不安定な状態に陥らず、これによりエンジンストール
に至ることを回避できる。また、フロント側ヒータコア
１５またはリヤ側ヒータコア１６の放熱量が増加するこ
とによりエンジンＥのアイドリング時であっても充分な
暖房能力を得ることができる。

【００７２】さらに、エンジンＥの冷却水温が下限値と
上限値との間にある時は、エンジンＥの冷却水温が上昇
すればする程、アイドリング時の通常のアイドル回転速
度よりも高い目標回転速度を低く設定することにより、
エンジンＥの燃料消費率を向上させて燃料経済性を向上
することができる。

【００７３】〔第２実施形態〕図１０は本発明の第２実
施形態を示したもので、車両用空気調和装置の電気回路
を示した図である。

【００７４】本実施形態の車両用空気調和装置１の電気
回路には、第１実施形態のエアコンＥＣＵ１００および
ビスカスＥＣＵ２００の代わりに、エアコン２をアナロ
グ制御するエアコンアナログ回路（暖房制御手段）１０
１およびビスカスクラッチ７をアナログ制御するビスカ
スアナログ回路（暖房制御手段）２０１が設けられてい
る。

【００７５】エアコンアナログ回路１０１の入力部に
は、エンジンＥＣＵ３００等が接続されている。エアコ
ンアナログ回路１０１の出力部には、エアコンクラッチ
２７のエアコンクラッチリレー７１、フロント側ブロワ
２２およびリヤ側ブロワ３２等の冷暖房機器、さらにエ
ンジンＥＣＵ３００等が接続されている。

【００７６】ビスカスアナログ回路２０１の入力部に
は、エアコンクラッチリレー７１のリレーコイル７１
ａ、イグニッションスイッチ７２のＳＴ端子およびＩＧ
端子、ビスカススイッチ７３、冷却水温スイッチ７４お
よびエンジンＥＣＵ３００が接続されている。また、ビ
スカスアナログ回路２０１の出力部には、エンジンＥＣ
Ｕ３００およびビスカスクラッチ７の電磁コイル４１が
接続されている。

【００７７】冷却水温スイッチ７４は、冷却水回路Ｗ中
の冷却水温（本実施形態ではビスカスヒータ９の冷却水
路５１の出口側冷却水配管５７ｂの冷却水温）が所定温
度Ａ（例えば８０℃）よりも高温の時に開き、冷却水温
が所定温度Ａまたは所定温度Ｂ（例えば７０℃〜７５
℃）よりも低温の時に閉じる冷却水温検出手段である。

【００７８】本実施形態では、ビスカススイッチ７３、
冷却水温スイッチ７４がオン（閉成）されていても、エ
ンジンＥの運転状態がアイドリング状態であると判定さ
れると、エンジンＥのアイドル回転速度を高く設定し、
その後に遅動制御時間（例えば０．５秒間〜１．０秒
間）が経過してエンジンＥＣＵ３００より許可信号を受
信するまでビスカスクラッチ７がオフされる。これによ
り、エンジンＥのアイドリング時に、ビスカスヒータ９
を作動させることによりエンジンＥに大きな負荷が加わ
ってもエンジンストールに至る不具合を回避できる。

【００７９】〔他の実施形態〕上記各実施形態では、エ
ンジンＥの出力軸１１にベルト伝動機構５およびビスカ
スクラッチ７を駆動連結してビスカスヒータ９のシャフ
ト８を駆動したが、エンジンＥの出力軸１１とビスカス
クラッチ７との間、あるいはビスカスクラッチ７とビス
カスヒータ９のシャフト８との間に一段以上の歯車変速
機やＶベルト式無段変速機等の伝動機構（動力伝達手
段）を連結しても良い。

【００８０】そして、ビスカスクラッチ７を廃止してエ
ンジンＥの出力軸１１にＶベルト式無段変速機を駆動連
結してビスカスヒータ９のシャフト８を駆動しても良
く、この場合にはＶベルト式無段変速機の入力プーリと
出力プーリとのプーリ比を最適とすることによりビスカ
スヒータ９を作動させた状態でＶベルト式無段変速機等
の伝動機構（動力伝達手段）の負荷が最小となるように
制御できる。

【００８１】上記各実施形態では、ビスカスクラッチ７
とエアコンクラッチ２７とをベルト伝動機構５のＶベル
ト６に共掛けしたが、ウォータポンプ１４、パワーステ
アリングの油圧ポンプ、自動変速機に作動油を供給する
油圧ポンプ、エンジンＥや変速機に潤滑油を供給する油
圧ポンプ、または車載バッテリを充電するオルタネータ
（交流発電機）等のエンジン補機とビスカスクラッチ７
とをベルト伝動機構５のＶベルト６に共掛けしても良
い。

【００８２】上記各実施形態では、エンジンとして水冷
式のディーゼルエンジンを用いたが、エンジンとしてガ
ソリンエンジン等の他の水冷式内燃機関（水冷式エンジ
ン）を用いても良い。上記各実施形態では、本発明を車
室内の暖房と冷房とを行うことが可能な車両用空気調和
装置に適用したが、本発明を車室内の暖房のみを行うこ
とが可能な車両用温水式暖房装置に適用しても良い。

【００８３】上記各実施形態では、物理量検出手段（冷
却水温検出手段）としてエンジンＥのウォータジャケッ
ト１３より流出した冷却水温を検出する冷却水温センサ
８４を用いたが、フロント側ヒータコア１５またはリヤ
側ヒータコア１６の入口側の冷却水温、ビスカスヒータ
９の冷却水路５１の出口側冷却水配管５７ｂの冷却水温
を検出する冷却水温センサや冷却水温スイッチを用いて
も良い。また、エンジンＥの出口側の冷却水温を検出す
る冷却水温スイッチを用いても良い。さらに、物理量検
出手段として発熱室５０内の高粘性流体の油温を検出し
て油温信号を出力する油温センサ、あるいはフロント側
ヒータコア１５より吹き出す空気の吹出温度を検出して
吹出温度信号を出力する吹出温度センサ等を利用しても
良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用空気調和装置の全体構造を示した概略図
である（第１実施形態）。

【図２】エンジンとベルト伝動機構を示した概略図であ
る（第１実施形態）。

【図３】ビスカスクラッチとビスカスヒータを示した断
面図である（第１実施形態）。

【図４】ビスカスヒータを示した断面図である（第１実
施形態）。

【図５】車両用空気調和装置の電子回路を示したブロッ
ク図である（第１実施形態）。

【図６】ビスカスＥＣＵの制御プログラムの一例を示し
たフローチャートである（第１実施形態）。

【図７】エンジンＥＣＵの制御プログラムの一例を示し
たフローチャートである（第１実施形態）。

【図８】エンジンＥＣＵの冷却水温に基づくビスカスヒ
ータ制御を示した特性図である（第１実施形態）。

【図９】エンジンＥＣＵの冷却水温に基づくアイドルア
ップ制御を示した特性図である（第１実施形態）。

【図１０】車両用空気調和装置の電気回路を示したブロ
ック図である（第２実施形態）。

【符号の説明】

Ｅ エンジン １ 車両用空気調和装置（車両用暖房装置） ２ エアコン ３ リヤヒータ装置 ４ 剪断発熱装置 ７ ビスカスクラッチ（クラッチ手段） ８ シャフト ９ ビスカスヒータ（剪断発熱器） １５ フロント側ヒータコア（暖房用熱交換器） １６ リヤ側ヒータコア（暖房用熱交換器） ５０ 発熱室 ５３ ロータ ７３ ビスカススイッチ（加熱指示手段） ８２ 車速センサ（運転状態検出手段） ８４ 冷却水温センサ（物理量検出手段、加熱指示手
段、冷却水温検出手段） ８５ レバー位置センサ（運転状態検出手段） ２００ ビスカスＥＣＵ（暖房制御手段、加熱指示手
段） ２０１ ビスカスアナログ回路（暖房制御手段） ３００ エンジンＥＣＵ（暖房制御手段、目標回転速度
設定手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）水冷式のエンジンを冷却した冷却水
   と空気とを熱交換して車室内の暖房を行う暖房用熱交換
   器と、 （ｂ）前記エンジンの回転動力が加わると回転するロー
   タ、およびこのロータに回転動力が加わると剪断力が作
   用されて熱を発生する粘性流体を内部に収納した発熱室
   を有し、この発熱室内の粘性流体の発生熱により前記暖
   房用熱交換器に供給される冷却水を加熱する剪断発熱器
   と、 （ｃ）前記エンジンから前記ロータへの回転動力の伝達
   を断続するクラッチ手段と、 （ｄ）前記剪断発熱器による冷却水の加熱を指示する加
   熱指示手段を有し、 この加熱指示手段により前記指示がなされた時、前記エ
   ンジンのアイドル回転速度を高く設定した後に、前記ク
   ラッチ手段を制御して前記エンジンの回転動力を前記ロ
   ータに伝達させる暖房制御手段とを備えた車両用暖房装
   置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の車両用暖房装置におい
   て、 前記暖房制御手段は、前記エンジンの運転状態を検出す
   る運転状態検出手段を有し、 この運転状態検出手段で検出した前記エンジンの運転状
   態がアイドリング状態の時に、前記エンジンのアイドル
   回転速度を高く設定してから所定時間が経過した後に、
   前記クラッチ手段を制御して前記エンジンの回転動力を
   前記ロータに伝達させることを特徴とする車両用暖房装
   置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の車両用暖
   房装置において、 前記暖房制御手段は、前記エンジンを冷却した冷却水の
   温度に関連する物理量を検出する物理量検出手段を有
   し、 この物理量検出手段で検出した物理量が上昇すればする
   程、前記エンジンのアイドリング時の通常のアイドル回
   転速度よりも高い目標回転速度を低く設定することを特
   徴とする車両用暖房装置。